弾塑性極限外乱法と事前情報を用いた制振構造物のロバスト最適設計法の高度化

基于弹塑性极限扰动法和先验信息的阻尼结构鲁棒优化设计方法的进展

基本信息

批准号：
20J20811
负责人：
明橋弘樹
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の主な研究成果は以下の3つにまとめられる。[1]従来の地動加速度としてのマルチインパルス（長時間地震動を模擬）を等価水平衝撃外力に拡張した、擬似マルチインパルス（擬似MI）を提案した。擬似MIは、影響ベクトルの操作によりインパルス入力の多モード励起特性を制御した入力である。擬似MIを用いることで、多自由度系の弾塑性極限応答（変形・床加速度）を高精度かつ繰り返しなしで評価可能とした。また等価1次モードに共振する場合のみならず、高次モードに共振する場合の取り扱いも可能とした。[2]擬似MIを用いて1, 2次モードに共振する場合の弾塑性超高層建物のレジリエンス評価を行った。建物のレジリエンス評価モデル（2020年度実施）を、特に可用性に焦点を当てて拡張し、また設備機能に影響しうるライフラインの機能停止や設備システムの冗長性も考慮可能とした。評価モデルと擬似MIを用いて、ダンパー付加、設備システムの冗長性、ライフラインの損傷及び復旧人員数の不確実性がレジリエンス性能に及ぼす影響を明らかにした。[3]擬似ダブルインパルス（断層近傍地震動を模擬）を受ける粘性ダンパー付弾塑性多層建物の最大層間変形分布の近似閉形表現を導出した。近似閉形表現は、2021年度提案の変位制御解析法の減衰系への拡張、粘性減衰消費エネルギーの近似及びエネルギー平衡則に基づき導出した。継続時間の短い入力に対する粘性ダンパーの応答低減効果は大きいとはいえないものの、ダンパー配置によっては特定層への塑性変形の集中を招く恐れがある。近似閉形表現は、当該事象を表現可能としている。これらのほか、1) 応答解析高速化のための粘性ダンパー付骨組縮約法、2) レジリエンス評価モデルに関する国内論文（2021年）の英語翻訳化（Translated paper）、3) チューブ構造高層骨組の陽な逆問題型設計法、などの研究を行った。

今年的主要研究结果可以在以下三类中总结：[1]我们提出了一个伪多突击队（伪MI），该伪型（伪MI）扩展了传统的多爆炸（模拟长期地震运动）作为地面运动加速度，以使其成为等效冲击的外力。伪MI是通过操纵影响向量来控制脉冲输入的多模激发特征的输入。通过使用伪MI，可以高精度且无重复地评估多度自由系统的弹性塑性极限响应（变形/地板加速度）。此外，不仅可以在与等效的初级模式产生共鸣时，而且还可以处理与较高模式共鸣时。 [2]我们在使用伪MI以1和2阶模式谐振时评估了弹性塑料超高建筑的弹性。建筑弹性评估模型（于2020年实施）已扩展，重点是可用性，并且还可以考虑可能影响设备系统中设施功能和冗余的寿命。使用评估模型和伪MI，我们确定了增加阻尼器，设施系统冗余，生命线损害和恢复人员数量不确定性对弹性性能的影响。 [3]我们已经得出了弹性多层弹性多层建筑物的最大层间变形分布的近似闭合表示形式，其粘性阻尼器受到伪双脉冲的影响（在断层附近模拟地震运动）。近似闭合表达是根据2021年在减震系统中提出的位移控制分析方法的扩展，粘性阻尼能量消耗的近似以及能量平衡法则得出的。尽管减少粘性阻尼器对持续时间短的输入的响应的效果不能说很大，具体取决于阻尼器的排列，但有可能将塑性变形集中在特定层上。大约封闭的表达式使代表事件成为可能。除此之外，我们还进行了研究，例如1）一种用粘性阻尼器减少框架以加快响应分析的方法，2）关于弹性评估模型的日本论文（2021），3）一种明确的逆问题类型设计方法，用于高层管结构框架。